ภาพจันทราของ SN1970G เครดิตรูปภาพ: NASA คลิกเพื่อดูภาพขยาย
เมื่อนักดาราศาสตร์มองดูเอกภพหลักการหนึ่งโดดเด่นในการบรรเทาฐานเหนือเครื่องมือและข้อมูลที่ถูกบันทึกโดยเครื่องมือของพวกเขา - จักรวาลกำลังดำเนินการอยู่ จากอะตอมไฮโดรเจนไปสู่กระจุกกาแลคซีสิ่งต่าง ๆ ได้รับการเปลี่ยนแปลงด้วยวิธีที่คล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาดใจ หลักการของการเติบโตการเจริญเติบโตการตายและการเกิดใหม่นั้นกำลังเกิดขึ้นในจักรวาล ไม่มีที่ใดที่หลักการดังกล่าวเป็นตัวเป็นตนได้เต็มที่กว่าแหล่งกำเนิดแสงหลักที่เราเห็นผ่านเครื่องมือของเรา - ดวงดาว
ในวันที่ 1 มิถุนายน 2548 นักวิจัย (สเตฟานอิมเลอร์เลอร์ของศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าและ K.D. Kuntz จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกิ้นส์ของนาซ่า) ตีพิมพ์ข้อมูลเอ็กซ์เรย์ที่รวบรวมจากเครื่องมือที่ใช้ในอวกาศ ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าดาวมวลสูงดวงหนึ่งผ่านกาแลคซีใกล้เคียง (M101) สามารถช่วยให้เราเข้าใจช่วงเวลาที่ค่อนข้างสั้นระหว่างการตายของดาวฤกษ์และการเปลี่ยนรูปพวงหรีดก๊าซส่องสว่างเป็นดาวซูเปอร์โนวาได้อย่างไร ดาวดวงนั้น - ซูเปอร์โนวา SN 1970G - ตอนนี้มีประสบการณ์“ ชีวิตหลังความตาย” ที่มองเห็นได้ 35 ปีในรูปแบบของแกนนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเร็วภายในรัศมีก๊าซและฝุ่นรอบดาวฤกษ์ที่ขยายวงกว้าง (CSM หรือวัตถุดวงดาว) ถึงตอนนี้ (จากการรับรู้ของเรา) โลหะหนักวิ่งออกไปด้านนอกด้วยความเร็วหลายพันกิโลเมตรต่อวินาที - อาจปลูกเมล็ดพันธุ์อินทรียวัตถุใน Interstellar Medium (ISM) ของกาแลคซี 27 ล้านปีแสง - หนึ่งมองเห็นได้ง่ายในที่เล็กที่สุดของ เครื่องมือภายในกลุ่มดาวฤดูใบไม้ผลิของ Ursa Majoris เมื่อพลังงานภายในสสารนั้นถึง ISM 1970G จะเสร็จสิ้นรอบการกำเนิดและการเกิดใหม่ที่อาจเกิดขึ้นในดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ดวงใหม่
ชะตากรรมของดาวฤกษ์นั้นถูกกำหนดโดยมวลของมัน รอดชีวิตมาได้เพียง 50,000 ปีดาวมวลสูงที่สุด (มากถึง 150 ดวง) กลั่นตัวออกมาจากความเข้มข้นของก๊าซเย็นและฝุ่นจำนวนมหาศาลเพื่อชีวิตที่เร็วที่สุด ในดาวฤกษ์วัยเยาว์ดาวเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าดาวยักษ์สีฟ้าที่เปล่งแสงจากแสงอัลตร้าไวโอเล็ตจากโฟโตสเฟียร์ซึ่งอุณหภูมิอาจสูงกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึงห้าเท่า ภายในเตาหลอมนิวเคลียร์ดังกล่าวสะสมอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการแผ่รังสีที่รุนแรงมาก แรงกดดันจากการแผ่รังสีนี้ผลักดันเปลือกชั้นนอกของดาวออกไปหลายต่อหลายครั้งแม้ในขณะที่พายุที่มีประจุมากของอนุภาคที่มีประจุสูงจะเดือดออกจากพื้นผิวของมันเพื่อกลายเป็นดาว CSM เนื่องจากแรงดันกระทำโดยแกนกลางที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วเครื่องยนต์นิวเคลียร์ของดาวดวงนี้จึงกลายเป็นเชื้อเพลิง การล่มสลายที่ตามมาถูกทำเครื่องหมายด้วยการแสดงแสงที่ยอดเยี่ยมซึ่งอาจทำให้ทั้งกาแล็คซี่ส่องแสง ที่ขนาด 12.1 ซูเปอร์โนวาประเภท II 1970G ไม่เคยสว่างเพียงพอที่จะเอาชนะโฮสต์ลำดับที่ 8 ได้ แต่เป็นเวลากว่า 30,000 ปีก่อนที่จะมีการปล่อยออกมา 1970G ต้มไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียมในปริมาณที่มากในรูปของลมสุริยะอันทรงพลัง ต่อมากลิ่นอายของสสารที่เหมือนกันในเรื่องนี้ก็ทำให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ในปี 1970G ทำให้เกิดความตกใจในการเอ็กซ์เรย์เอ็กซ์ และเป็นช่วงเวลาของการขยายคลื่นกระแทกที่มีอิทธิพลต่อพลังงานหรือ“ ฟลักซ์” ของปี 1970G ในช่วง 35 ปีที่ผ่านมาจากการสังเกตการณ์
ตามรายงานเรื่อง“ การค้นพบการปล่อยรังสีเอกซ์จากซูเปอร์โนวา 1970G พร้อมจันทรา” Immler และ Kuntz รายงานว่า“ ในฐานะ SN ที่เก่าแก่ที่สุดที่ตรวจพบในรังสีเอกซ์ SN 1970G ช่วยให้เป็นครั้งแรกที่สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงโดยตรงจาก SN ไปยังเฟสส่วนที่เหลือของซูเปอร์โนวา (SNR)”
แม้ว่ารายงานจะอ้างถึงข้อมูล X-ray จากดาวเทียม X-ray ที่หลากหลาย แต่ข้อมูลจำนวนมากนั้นออกมาจากชุดข้อมูลห้าชุดโดยใช้หอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่าในช่วงวันที่ 5-11 กรกฎาคม 2547 ในช่วงนั้น ช่วงการรวบรวม X-rays อ่อนเกือบ 40 ชั่วโมง ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่เหนือกว่าของจันทราและความไวที่ได้รับจากการสังเกตระยะยาวทำให้นักดาราศาสตร์สามารถแก้ไขแสงเอ็กซ์เรย์ซูเปอร์โนวาได้อย่างเต็มที่จากพื้นที่ HII ที่อยู่ใกล้เคียงภายในกาแลคซี - ภูมิภาคที่สว่างเพียงพอ แค็ตตาล็อกทั่วไปรวบรวมในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 - NGC 5455
ผลลัพธ์จากสิ่งนี้ - และการสังเกตอื่น ๆ ของสายัณห์ซูเปอร์โนวาโดยใช้จันทราของ NASA และ XMM-Newton ของ ESA ได้ยืนยันว่าเป็นหนึ่งในทฤษฎีชั้นนำของหลอดไฟเอ็กซ์เรย์ซูเปอร์โนวาโพสต์ซูเปอร์โนวา จากกระดาษ:“ X-ray spectra คุณภาพสูงได้ยืนยันความถูกต้องของแบบจำลองการทำงานร่วมกันของดวงดาวซึ่งทำนายองค์ประกอบสเปกตรัมยากสำหรับการปล่อยคลื่นกระแทกไปข้างหน้าในช่วงยุคแรก (น้อยกว่า 100 วัน) และส่วนประกอบความร้อนอ่อนสำหรับย้อนกลับ การปล่อยช็อกหลังจากการขยายตัวของเปลือกบางกลายเป็นออพติคอล”
เป็นเวลาหลายหมื่นปีก่อนที่จะไปยังซูเปอร์โนวาดาวที่กลายเป็น SN 1970G นั้นจะทำให้สสารออกไปในอวกาศอย่างเงียบ ๆ สิ่งนี้สร้างรัศมีออเรนจ์กว้างใหญ่ไพศาลของไฮโดรเจนและฮีเลียมในรูปแบบของ CSM เมื่อมันไปถึงซูเปอร์โนวาสสารร้อนขนาดมหึมาถูกยิงเข้าสู่อวกาศขณะที่เสื้อคลุมของ SN 1970G เด้งขึ้นหลังจากยุบลงบนแกนที่ร้อนจัด เป็นเวลาประมาณ 100 วันความหนาแน่นของสสารนี้ยังคงอยู่ในระดับสูงมากและ - เมื่อถูกกระทบเข้าไปใน CSM - รังสีเอกซ์อย่างหนักจะครอบงำเอาท์พุทของฟัลฟัล รังสีเอกซ์ที่รุนแรงเหล่านี้มีพลังงานมากถึงสิบเท่าถึงยี่สิบเท่า
ต่อมาเมื่อสสารที่มีพลังงานสูงนี้ขยายตัวมากพอที่จะกลายเป็นออพติคอลได้ช่วงเวลาใหม่ - ฟลักซ์การเอ็กซ์เรย์จาก CSM เองทำให้เกิดรังสีเอกซ์ที่อ่อนนุ่มจากพลังงานต่ำ ช่วงเวลาดังกล่าวคาดว่าจะดำเนินต่อไปจนกว่า CSM จะขยายไปถึงจุดหลอมรวมด้วย Interstellar Matter (the ISM) ในเวลานั้นซูเปอร์โนวาที่เหลือจะก่อตัวขึ้นและพลังงานความร้อนภายใน CSM จะทำให้เป็นไอออนของ ISM เอง สิ่งนี้จะปรากฏเป็นประกาย "สีน้ำเงิน - เขียว" ในซูเปอร์โนวาที่เหลือเช่น Cygnus Loop เมื่อมองผ่านเครื่องมือสมัครเล่นขนาดเล็กและตัวกรองที่เหมาะสม
SN 1970G วิวัฒนาการมาเป็นซุปเปอร์โนวาที่เหลือ
เบาะแสสำคัญอย่างหนึ่งในการแก้ปัญหานี้ปรากฏในอัตราการสูญเสียมวลของซูเปอร์โนวาก่อนที่จะปะทุ จากข้อมูลของ Immler และ Kuntz:“ อัตราการสูญเสียมวลที่วัดได้สำหรับ SN 1970G นั้นใกล้เคียงกับที่คาดการณ์ไว้สำหรับ Type II SNe อื่นซึ่งโดยทั่วไปมีค่าตั้งแต่ 10-5 ถึง 10-4 พลังงานแสงอาทิตย์ต่อปี นี่เป็นข้อบ่งชี้ว่าการปล่อยรังสีเอกซ์เกิดขึ้นจาก CSM ที่ได้รับความร้อนจากการตกตะกอนโดยกำเนิดมากกว่าที่จะเป็น ISM ที่ได้รับความร้อนจากการกระแทกแม้ในช่วงปลายยุคนี้หลังจากการปะทุ”
อ้างอิงจากสเตฟานอิมเลอร์“ ซูเปอร์โนวามักจะหายไปอย่างรวดเร็วหลังจากการระเบิดของพวกเขาเมื่อคลื่นความสั่นสะเทือนมาถึงขอบเขตด้านนอกของลมดาวฤกษ์ซึ่งกลายเป็นทินเนอร์และทินเนอร์ อย่างไรก็ตามไม่กี่ร้อยปีต่อมาความตกใจก็ไหลเข้าสู่ตัวกลางระหว่างดวงดาวและก่อให้เกิดการปล่อยรังสีเอกซ์มากมายเนื่องจากความหนาแน่นสูงของ ISM การวัดความหนาแน่นที่ด้านหน้าช็อตของ 1970G แสดงให้เห็นว่าพวกมันเป็นลักษณะของลมดาวฤกษ์ซึ่งมากกว่าลำดับความสำคัญขนาดเล็กกว่าความหนาแน่นของ ISM”
เนื่องจากระดับเอ็กซ์เรย์เอาท์พุตในระดับต่ำผู้เขียนจึงสรุปว่า 1970G ยังไม่ถึงระยะซูเปอร์โนวาที่เหลือ - แม้ตอนอายุ 35 ปีหลังจากการระเบิด จากการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับเศษซากซูเปอร์โนวาเช่น Cygnus Loop เรารู้ว่าเมื่อมีเศษซากเกิดขึ้นพวกมันสามารถคงอยู่ได้นานนับหมื่นปีเนื่องจากสารที่มีความร้อนสูงผสมกับ ISM ต่อมาหลังจากที่ ISM ที่ถูกทำให้ร้อนจัดจนเย็นลงในที่สุดดาวและดาวเคราะห์ดวงใหม่อาจก่อตัวขึ้นโดยอะตอมหนักเช่นคาร์บอนออกซิเจนและไนโตรเจนพร้อมกับองค์ประกอบที่หนักกว่า (เช่นเหล็ก) ที่ผลิตในช่วงเวลาสั้น ๆ ของซุปเปอร์โนวาจริง ระเบิด - สิ่งของแห่งชีวิต
เห็นได้ชัดว่า SN 1970G มีข้อตกลงมากมายที่จะสอนเราเกี่ยวกับชีวิตหลังความตายของดาวขนาดใหญ่และการเดินขบวนไปยังสถานะส่วนที่เหลือของซุปเปอร์โนวาจะยังคงได้รับการเฝ้าระวังอย่างดีในอนาคต
เขียนโดย Jeff Barbour
